Array

Wo der Asteroidengürtel die terrestrischen von den jovianischen Planeten trennt, beginnt die Gruppe der Gasriesen mit dem größten Vertreter Jupiter. Wegen ihrer auffälligen Größe können solche schweren Planeten unseres Sonnensystems leicht und genau beobachtet werden. Auch die Reihe extrasolarer Entdeckungen beschränkt sich bisher auf vergleichbare Gasstrukturen von teils gewaltigen Ausmaßen.

Namensgebung 

Jupiter kannten die alten Ägypter viele Jahrtausende vor Christus als »Hor-wepesch-taui«, die Babylonier als »Königsstern« (Stern von Bethlehem) und die Mesopotamier unter dem Namen »Sag-me-gar«. Seine frühe Entdeckung verdankt dieser Planet des Sonnensystems seiner Helligkeit und Größe unter den erdnahen Himmelsobjekten.

Jupiter durch Teleskop
Astrofotografie
Jupiter fotografiert durch ein Teleskop von André Zwick.
Equipment: Celestron Next Star 6 SE* mit ASI 120 MC*

Zu damaligen Zeiten wurden Fluch und Segen mit den Gaben oder Heimsuchungen des Himmels in Verbindung gebracht. In der indogermanischen Ursprache bedeutet das Wort »dyeu ph2ter« (Jupiter) »Gott-Vater«. Wegen seiner großen Helligkeit ordneten die Menschen der Antike diesem Planeten des Sonnensystems das Element Feuer zu. 

Eigenschaften Jupiters

An seinem stärksten Punkt ist Jupiter 142.8000 Kilometer »dick« und damit der gewaltigste Planet des Sonnensystems. Für einen Sonnenumlauf braucht er fast 12 Erdenjahre (11 J. 315 T. 3 S.). Seine Bahn verläuft nahezu kreisförmig im Abstand von 778 Millionen Kilometer zum Zentralgestirn.

Das physikalische Gesetz von der rascheren Bewegung leichterer Elemente zeigt sich am Jupiter besonders deutlich. Er braucht, obwohl er unter den Planeten des Sonnensystems als Gasriese sehr schwer und groß ist, nur 10 Stunden für einen Jupitertag (Rotation um die eigene Achse).

Jupiter ist aufgrund seiner Helligkeit und interessanten Oberfläche ein beliebtes Ziel in der Planetenfotografie.

Jupiter – Beschützer der Erde

»Rund und gesund …« könnte man Jupiters Masserolle auf das Gleichgewicht unter den Planeten des Sonnensystems nennen. Würde er nicht mit seinen gravitativen Kräften den Asteroidengürtel auf der bekannten Bahnlinie halten, träfe alle ca. 100.000 Jahre – statistisch errechnet – ein Asteroid unsere Erde. Das uns bekannte Leben hätte sich unter dem Beschuss niemals entwickelt oder wäre in den geringsten Anfängen zerstört worden.

Stürmische Atmossphäre

Während Gesteinsplaneten eine unterschiedlich dünne Atmosphäre über einem festen Grund aufweisen, bestehen jovianische Planeten nur aus leichten Elementen. Aufgrund dieser Zusammensetzung sind solche Planeten des Sonnensystems riesig, gleichzeitig auch sehr schwer. Dennoch rotiert zum Beispiel Jupiter aufgrund seiner geringen mittleren Dichte viel schneller als zum Beispiel die Erde.

Jupiter
Aufbau Jupiter1

Von den Planeten des Sonnensystems ist Jupiter als größter (318 Erdmassen) und nächstgelegener Gasriese inzwischen gut erforscht. Seine Ausmaße und Helligkeit machen ihn für die erdgebundene Astronomie leicht zugänglich. Zahlreiche Missionen waren bereits zu ihm unterwegs, um uns Aufschluss über seinen sehr andersartigen Charakter zu verschaffen. Weitere Expeditionen befinden sich in Vorbereitung.

Atmosphäre ist auf solchen Planeten des Sonnensystems praktisch alles. Lediglich der Druck, der auf der tiefer gelegenen Gashülle Jupiters lastet, presst die dortigen Stoffe in einen flüssigen Zustand. Hauptsächlich bilden Wasserstoff, Helium und geringe Anteile Methan sowie Ammoniak die Jupiterluft. Bisher wurden auch Spuren vieler anderer leichter Elemente nachgewiesen.

Vermutet werden in den wärmeren, unteren Atmosphärenschichten dieses Planeten des Sonnensystems Spuren organischer Verbindungen. Auch spekuliert die Astronomie darüber, dass der immense Druck ganz im Innern aus den flüssigen Gasen diese zu einer metallischen Form presst. Sogar ein Gestein-Eis-Kern schwerer Elemente sei unter den undurchdringlichen Jupiter-Gasschichten  denkbar.

»Großer Roter Fleck« – der berühmteste Zyklon des Sonnensystems

Großer Roter Fleck
Großer Roter Fleck im Juli 20172

1664 beschrieb Robert Hooke (englischer Naturforscher) den größten jemals auf einem Planeten des Sonnensystems entdeckten Wirbelsturm, Jupiters »Großen Roten Fleck«. Dieser zeigt sich in einem auffälligen Orangeton über dem, was andere Planeten Oberfläche nennen.

Interessierte Hobbyastronomen finden den Zyklon mit dem Teleskop an einer Einbuchtung südlich des äquatorialen Gürtels. Allerdings orientieren Neulinge in der Jupiterbeobachtung sich leichter an einem weißen Äquatorband etwa 22° südlicher Breite. Der dunkle Streifen über der Bucht hat sich inzwischen klimabedingt aufgelöst.

Bisherige Forschungsergebnisse zu diesem Planeten des Sonnensystems stellen einen Klimazyklus von 70 Jahren auf Jupiter fest. Dazu gehören mildere Jahre, also Zeiten geringer Atmosphärenstürme, denen wiederum starke Zyklon»treffen« folgen. Im Jahr 1939 wurde die letzte Klimaveränderung aufgezeichnet. Im Laufe der Zyklen fällt auf, dass junge Stürme erst als weiße Flecke entstehen und bei Windgeschwindigkeiten bis zu 600 km/h allmählich in die höheren Gasschichten aufsteigen. Einige verschlingen sich gegenseitig und werden ähnlich dem »Großen Roten Fleck« als rote Einbuchtungen auf der Jupiterhülle sichtbar.

Die Ringe des Planeten Jupiter

Seit 1974 vermuten die Weltraumforscher, dass mehrere Planeten des Sonnensystems von einem Ringsystem umgeben sind. Aus der klassischen, erdgebundenen Beobachtung war ein solches nur ganz auffällig um Saturn bekannt. 1974 kam während der »Pioneer-11-Mission« die Vermutung auf, dass auch Jupiter »beringt« sein könnte. Aufklärung brachte »Voyager 1« im Jahr 1979 mit Fotografien, die im Gegenlicht des Jupiterschattens jene Strukturen sichtbar machten.

Ringe Jupiters
Ringsystem Jupiters mit Monde (Auswahl)3

Von der Erde aus können die kosmischen Staubkörnchen um diesen Planeten des Sonnensystems nicht beobachtet werden, weil sie fast alles Sonnenlicht »schlucken« (Albedo 5 %). Ihr Schicksal ist jedoch jetzt schon besiegelt: Alles Material bewegt sich allmählich in engen Spiralen nach dem Prinzip des »Poynting-Robertson-Effekts« auf Jupiter zu. Eines Tages saugt er sie alle auf  und bereinigt so seine Umgebung.

Woher der Staub dieses Planeten des Sonnensystems kommt, klärte die »Galileo-Mission« (1995 – 2003). Die Jupitermonde schleudern nach Meteoriteneinschlägen die Auswürfe wegen ihrer geringen eigenen Schwerkraft in Jupiters Umlaufbahn, wodurch ständig neues Material die Ringe auffüllt. So ist inzwischen von jedem Ring die Herkunft seines Staubes einem Jupitermond zugeordnet.

Jupiters »Hofstaat«: mehr als 63 Monde entdeckt

Bis gegen Ende des 19. Jahrhunderts war die Liste der Jupitertrabanten kurz. In Italien entdeckte Galileo Galilei, in Deutschland Simon Marius 1892 die ersten Monde um diesen Planeten des Sonnensystems. Bis 1892 kannte die Wissenschaft nur Io, Europa, Ganymed und Kallisto, die Jupiter umkreisten. Dann ergänzte der amerikanische Astronom Edward Emerson Barnard die Reihe um Amalthea. Inzwischen wurden 63 weitere Objekte gesichtet und durchnumeriert. Die meisten von ihnen entstanden jedoch nicht zusammen mit dem Planeten, sondern sind eingefangene »Durchreisende« anderer Herkunft.

Alle genannten Begleiter dieses Planeten des Sonnensystems besitzen die terristrischen Merkmale von Gesteinsplaneten wie unserer Erde. Ihre genauere Untersuchung förderte kühne Hypothesen über exobiologische Lebensvoraussetzungen in einer eigentlich nicht habitablen Weltraumgegend wie der des Jupiters. In einigen Strukturen, etwa auf dem Jupitermond »Kallisto«, fanden sich Eis auf der Kruste, flüssiges Wasser im Innern und Anzeichen für Kohlenstoff-/Stickstoffverbindungen.

Weltraum-Missionen zu Jupiter und seinen Monden

Juice Mission

Die JUICE Mission widmet sich Entdeckung von extraterrestrischem Leben bzw. Lebensmöglichkeiten im Jupitersystem. Erforsche Jupiter und seine Monde, einschließlich Ganymed, um Bedingungen für habitable Welten in Systemen mit einem zentralen Gasriesen besser zu verstehen. Sei Teil dieser bahnbrechenden Mission, die im April 2023 startet.

Quellen

  1. NASA/R.J. Hall, Jupiter interior, als gemeinfrei gekennzeichnet, Details auf Wikimedia Commons , entnommen 01.01.2020
  2. NASA / SwRI / MSSS / Gerald Eichstädt / Seán Doran, Great red spot juno 20170712, als gemeinfrei gekennzeichnet, Details auf Wikimedia Commons, entnommen 01.01.2020
  3. NASA/JPL/Cornell University, PIA01627 Ringe, als gemeinfrei gekennzeichnet, Details auf Wikimedia Commons , entnommen 01.01.2020